Расчет диаметров труб для принудительного циркуляционного отопления

Расчет диаметров труб для принудительного циркуляционного отопления

Диаметр труб для отопления с принудительной циркуляцией

Недопустимо мало внимания уделяется правильному выбору труб для систем отопления с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости, а все же от этого зависит эффективность отопления. Циркуляционный насос перекачивает жидкость по трубам и радиаторам, передавая тепло от котла к теплообменникам. Трубы, фитинги и клапаны обладают наибольшим сопротивлением воде на своем пути, поэтому очень важно найти оптимальный баланс между поперечным сечением трубы, объемом охлаждающей жидкости и такими параметрами, как расход воды, давление и напор. Рассчитаем диаметр труб для принудительного циркуляционного отопления.

На основании теоретических расчетов, которые, кстати, не займут много времени, можно уделить внимание выбору материала труб, способу прокладки и даже эстетическому виду проводки.

О том, как рассчитать диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией, рассказывается в этой статье.

Что учитывается при расчете

Критерии выбора диаметра труб:

    Объем хладагента, необходимый для заполнения системы; Длина периметра (-ов); скорость транспортировки теплоносителя; требуемая мощность нагрева в киловаттах; КПД принудительного циркуляционного насоса; сопротивление петли по трубам.

Для каждого параметра существует диапазон допустимых значений. В результате расчетов необходимо подобрать размер трубы для системы отопления, отвечающий всем требованиям и обеспечивающий приемлемые параметры.

Расчет основан на внутреннем диаметре. После достижения требуемого размера выбирается соответствующий имеющийся в продаже номинальный размер, а затем выбирается материал. Это имеет решающее значение для толщины стенки, внешнего диаметра и внешнего вида.

Параметры отопления для системы с принудительной циркуляцией

Объем необходимого теплоносителя должен быть как можно меньше, поэтому оптимальный диаметр труб для принудительного циркуляционного отопления как можно меньше. Ограничением становятся следующие параметры: допустимая скорость жидкости и контурное сопротивление.

Длина окружности наряду с диаметром, количеством изгибов и переходов характеризуется таким параметром, как сопротивление трубы. Насос для циркуляции жидкости должен обеспечивать достаточный напор, чтобы перекрыть все эти сопротивления.

Скорость потока для каждой системы отопления должна быть в диапазоне от 0,2 м / с до 1,5 м / с. Нижний предел ограничивает минимальную скорость жидкости, при которой происходит надлежащая передача тепла от котла к радиаторам без местного перегрева или охлаждения. Тепло от котла просто не успеет передать радиаторам и всей жидкости.

Верхний предел 1,5 м / с установлен таким образом, чтобы охлаждающая жидкость могла бесшумно течь через систему. На более высоких скоростях можно услышать шум, бульканье и вредную вибрацию, особенно в установках с большим количеством изгибов и изгибов. При более высоких скоростях жидкости сопротивление трубопровода также увеличивается, что в конечном итоге требует увеличения производительности насоса.

Мощность в киловаттах необходима для расчета оптимального поперечного сечения трубы, при котором обеспечивается необходимая теплопередача и расход жидкости. Конечно, необходимо правильно подобрать тепловые характеристики системы с учетом всех тепловых потерь и необходимой внутренней температуры.

Необходимая мощность рассчитывается по формуле:

где V – объем нагретого воздуха в помещении, dt – разница температур в помещении и на улице, k – коэффициент теплопотерь для ограждающих помещение конструкций. Это приблизительная формула расчета.

Эффективность насоса определяется скоростью откачки жидкости, указанной в ее характеристиках в кубических метрах в час и напоре в паскалях. Часто вместо паскалей указывается высота, на которой насос может поднимать столб воды в трубе, например 3 метра. Оно сравнивается с сопротивлением нагреванию и должно быть превышено для обеспечения достаточной высоты подъема. Напор 0,1 МПа соответствует столбу жидкости 10 метров, из этого простого сравнения можно рассчитать производительность насоса.

Расчет сопротивления контура отопления и подбор оптимального диаметра трубы

Справочные данные уже были получены и приняты во внимание. Теперь вы должны установить лучший маршрут для труб для нагревателей сборочных сайтов, количество фитингов, коленей и трубы. Во-первых, укажите приблизительный диаметр трубы, например, ¾ “. Для этого размера диаметры основных проводов, коллекторов и вводов выбираются для теплообменников, а сопротивление контура нагрева. Полученное значение сравнивается с эффективностью Выбранный циркуляционный насос, который должен быть выше, по меньшей мере, 25%.

Если рассчитанная скорость потока слишком мала, или объем жидкости слишком высок, этапорный диаметр уменьшается, и расчеты повторяются. То же самое относится и к увеличению.

На практике сопротивление трубы выражено в метрах. Определена концептуальная потеря высоты эквивалентной высоты колонны воды. Узор используется:

Где H – высота, соответствующая потере высоты, λ – это сопротивление на счет метра трубы, L представляет собой общее маршрут нагревательного контура, D – желаемый диаметр, и тщательно внутренний диаметр, V – скорость потока охлаждающей жидкости, G – гравитационное ускорение.

Только коэффициент сопротивления трубы должен быть выбран из опорной литературы или технической спецификации. Он отличается в зависимости от типа материала трубки, качества внутренней поверхности, шероховатости. В противном случае объем и сложный метод расчетов будут необходимы с использованием числа Рейнольдса, Блазиуса и Конаковы, Альцчулы и Никонаги.

Читайте также:  Вентиляция на крыше частного дома: как сделать и устроить желоб в крыше

Цель состоит в том, чтобы получить значение потери высоты подъема менее чем примерно 20% от высоты подъема, производимой насосом принудительного циркуляции.

Общая длина трубки от котла к радиаторам на самом длинном разделе и учитывается без учета параллельных локтей.

Если использовалась большая главная коллекционерная труба, и радиаторы имеют меньшее поперечное сечение, длина каждого типа трубы вычисляется дважды и вызывает результаты.

Упрощенный способ расчета

Альтернативный метод расчета или вариант проверки ранее полученных данных для систем правоприменения получают с использованием другого упрощенного рисунка:

Где Q – это количество тепла, передаваемую через радиаторы в среду, DT – это разница между температурой охлаждающего агента на выходе из котла и на возврат, V – скорость потока фактора.

Оптимальная разница температур составляет 20 градусов. На выходе из котла используется температура охлаждающей жидкости 90 ° C, а после прохождения через цепь она должна иметь время остыть до 65-70 ° С.

Получив результаты

Расчетные размеры могут быть безопасно используются для аранжировки простого нагрева в частном доме с принудительной цепью: однотальный распределитель, двухуровневый разделитель с верхним дистрибьютором. Для дистрибутивных или отопительных групп, в которых используются два или более независимых цепей, лучше привлечь специалиста для правильной выбора труб и фитинги. Важно учитывать количество революций, метод укладки, способность соединять теплообменники и многие нюансы, которые могут значительно повлиять на результат проекта.

Как выбрать диаметр труб для отопления

В этой статье мы будем иметь дело с системами принудительного циркуляции. В них движение охлаждающего агента обеспечивается постоянно работающим циркулирующим насосом. При выборе диаметра нагревательных труб предполагается, что их главная задача состоит в том, чтобы обеспечить необходимое количество тепла на нагревательные устройства – радиаторы или реестры. Следующие данные будут необходимы для расчетов:

    Общая потеря тепла дома или квартиры. Сила нагревательных устройств (радиаторов) в каждой комнате. Длина трубопровода. Способ распространения системы (одноцентровый, двухтактный, с принудительной или природной цепью).

Это означает, что перед тем, как мы начнем расчет диаметров трубы, вы должны сначала подсчитать общую потерю тепла, определить емкость котла и рассчитать эффективность радиаторов для каждой комнаты. Также необходимо указать способ подключения. На основании этих данных выполните график, а затем перейдите к расчетам.

Для определения диаметра труб отопления понадобится диаграмма со значениями тепловой нагрузки для каждого элемента.

На что еще стоит обратить внимание. Наружный диаметр полипропиленовых и медных труб маркируется и рассчитывается внутренний диаметр (вычитается толщина стенки). Сталь и металлопластик в маркировке ставит внутренний размер. Так что не забывайте об этой «детали».

Как выбрать диаметр трубы отопления

Вы не получите именно то сечение трубы, которое вам нужно. Вам нужно будет выбрать один из нескольких вариантов. А все потому, что одного и того же эффекта можно добиться разными способами.

Давайте проясним это. Важно подавать нужное количество тепла в радиаторы и в то же время обеспечивать равномерное нагревание радиаторов. В системах с принудительной циркуляцией мы делаем это с помощью труб, теплоносителя и насоса. По сути, все, что нам нужно сделать, это «пропустить» определенное количество охлаждающей жидкости за определенное время. Возможны два варианта: разместить трубы меньшего диаметра и подавать теплоноситель с большей скоростью или сделать систему большего сечения, но с меньшей интенсивностью движения. Обычно выбирают первый вариант. Вот почему:

    стоимость изделий меньшего диаметра ниже; легче работать; При открытой кладке они не так привлекательны, а при кладке в пол или стены нужны проемы меньшего размера; При небольшом диаметре в системе меньше охлаждающей жидкости, что снижает ее инерционность и приводит к экономии топлива.

Расчет диаметра медных труб отопления в зависимости от КПД радиаторов

Поскольку существует определенный набор диаметров и определенное количество тепла, которое они должны обеспечить, неразумно считать каждый раз одно и то же. Поэтому были разработаны специальные таблицы, в которых определены возможные размеры в зависимости от необходимого количества тепла, скорости теплоносителя и температурной емкости системы. То есть для определения сечения труб в системе отопления нужно найти соответствующую таблицу и снять по ней соответствующее сечение.

Расчет диаметра труб для отопления производился по этой формуле (при желании можете рассчитать). Затем рассчитанные значения заносили в таблицу.

Формула для расчета диаметра нагревательного кабеля

D – требуемый диаметр трубы, мм
∆t ° – перепад температур (разница между подающей и обратной), ° C
Q – нагрузка на данную секцию установки, кВт – определенное нами количество тепла, необходимое для обогрева помещений
V – скорость теплоносителя, м / с – выбирается из заданного диапазона.

Читайте также:  Как выбрать сточную насосную станцию

В индивидуальных системах отопления расход хладагента может составлять от 0,2 м / с до 1,5 м / с. Опыт эксплуатации показывает, что оптимальная скорость находится в диапазоне 0,3 – 0,7 м / с. Если теплоноситель движется медленнее, происходит скопление воздуха, если он движется быстрее, уровень шума резко возрастает. Оптимальный диапазон скоростей выбирается из таблицы. Таблицы подготовлены для различных типов труб: металлических, полипропиленовых, металлопластиковых, медных. Значения рассчитаны для стандартных режимов работы: высокой и средней температуры. Чтобы сделать процесс выбора более понятным, давайте рассмотрим конкретные примеры.

Расчет для двухтрубной системы

Это двухэтажный дом с двухтрубной системой отопления с двумя флигелями на каждом этаже. Будут использоваться изделия из полипропилена, режим работы 80/60 с перепадом температур 20 ° С. Теплопотери в доме 38 кВт тепловой энергии. 20 кВт на первом этаже, 18 кВт на первом этаже. Схема показана ниже.

Схема двухтрубного отопления для двухэтажного дома. Правое крыло (нажмите, чтобы увеличить) Схема двухтрубного отопления для двухэтажного дома. Левое крыло (нажмите, чтобы увеличить)

Справа есть таблица для определения диаметра. Розовая область – это зона оптимальной скорости потока теплоносителя.

Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 80/60 с дельта-температурой 20oC (нажмите, чтобы увеличить)

Определяем, какую трубу использовать на участке от котла до первого ответвления. Через этот участок проходит весь теплоноситель, т. е. весь тепловой объем 38 кВт. Найдите в таблице соответствующую линию, пройдите по ней до розовой заштрихованной области и поднимитесь вверх. Видим, что подходят два диаметра: 40мм, 50мм. По понятным причинам выбираем меньшую – 40 мм. Вернемся к схеме. Если поток разделен, 20 кВт идет на 1-й этаж, 18 кВт – на 2-й этаж. Найдите в таблице соответствующие строки и определите сечение труб. Получается, что обе цепи разделены диаметром 32 мм. Каждая цепь разделена на две ветви с одинаковой нагрузкой. На первом этаже справа и слева 10 кВт (20 кВт / 2 = 10 кВт), а на втором этаже 9 кВт (18 кВт / 2) = 9 кВт). Используя таблицу, находим подходящие значения для этих сечений: 25 мм. Этот размер используется до тех пор, пока тепловая нагрузка не снизится до 5 кВт (как показано в таблице). Затем появляется сечение 20 мм. На первом этаже до 20 мм перебрать второй радиатор (смотреть на нагрузку), на втором – после третьего. В этом пункте есть одно исправление, основанное на опыте – для нагрузки 3 кВт лучше перейти на 20 мм.

Все. Рассчитаны диаметры полипропиленовых труб для двухтрубной системы. Для обратки сечение не рассчитывается, а трубы изготавливаются так же, как и подводящие. Надеюсь, методология ясна. Сделать аналогичные расчеты не составит труда, если у вас есть все исходные данные. Если вы решили использовать другие трубы – вам потребуются другие таблицы, рассчитанные на нужный вам материал. Вы можете практиковаться с этой системой, но для средней температуры 75/60 ​​с дельтой 15 ° C (см. Таблицу ниже).

Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Рабочий режим 75/60 ​​и дельта 15 ° C (нажмите для увеличения)

Определение диаметра труб для однотрубной системы с принудительной циркуляцией

Принцип остается прежним, меняется методология. Воспользуемся другой таблицей для определения диаметра трубы с другим принципом ввода. Здесь синим цветом выделена зона оптимальной скорости, значения мощности не в боковом столбце, а вводятся в поле. Поэтому сам процесс немного другой.

Таблица размеров нагревательного кабеля

Используя эту таблицу, рассчитайте внутренний диаметр труб простой однотрубной системы отопления для одноэтажного и шести последовательно соединенных радиаторов. Начать расчет:

Входная мощность системы от котла 15 кВт. В зоне оптимальных показателей (синий цвет) находим значения, близкие к 15 кВт. Их два: в строке 25 мм и 20 мм. По понятным причинам выбираем 20 мм. На первом радиаторе тепловая нагрузка снижена до 12 кВт. Это значение можно найти в таблице. Получается, что у него такой же размер – 20 мм. На третьем радиаторе нагрузка уже 10,5 кВт. Определяем сечение – те же 20 мм. На четвертом радиаторе по таблице идет аж 15 мм: 10,5 кВт-2 кВт = 8,5 кВт. Для пятого радиатора предусмотрены дополнительные 15 мм, а после этого радиатора можно использовать 12 мм.

Схема однотрубной установки с шестью радиаторами

Обратите внимание, что в таблице выше найдите внутренние диаметры. По ним потом можно будет найти маркировку труб из необходимого материала.

Читайте также:  Зимние теплицы (56 фото): как сделать конструкции с обогревом своими руками, варианты выращивания овощей круглый год, круглогодичные теплицы

Вроде бы с расчетом диаметра трубы отопления проблем возникнуть не должно. Все достаточно ясно. Однако это касается полипропиленовых и металлопластиковых изделий – они обладают низкой теплопроводностью, а потери через стены незначительны, поэтому в расчетах не учитываются. Другое дело сталь, нержавеющая сталь и алюминий. Если длина трубопроводов значительна, потери на их поверхности также будут значительными.

Особенности расчета сечения металлических труб

В случае больших систем отопления с металлическими трубами необходимо учитывать потери тепла через стены. Потери не так велики, но на больших расстояниях они могут привести к очень низким температурам на последних радиаторах из-за неправильного выбора диаметра радиатора.

Рассчитаем потери для стальной трубы диаметром 40 мм и толщиной стенки 1,4 мм. Убытки рассчитываются по формуле:

д = к * 3. 14 * (тв-тп)

q – теплопотери на метр трубы,

k – линейный коэффициент теплоотдачи (для данной трубы 0,272 Вт * м / с);

тв – температура воды в трубе – 80 ° C

tp – температура воздуха в помещении – 22 ° С.

После подстановки этих значений получаем:

q = 0,272 * 3,15 * (80-22) = 49 Вт / с

Получается, что на каждый метр мы теряем почти 50 Вт тепла. Если длина значительная, это может быть критично. Понятно, что чем больше сечение, тем больше будут потери. Если эти потери необходимо учитывать, то при расчете потерь складываются потери в трубах, чтобы снизить тепловую нагрузку радиатора, и затем определяется требуемый диаметр исходя из общего значения.

Определить диаметр труб системы отопления – задача не из легких.

Однако для индивидуальных систем отопления эти значения обычно не критичны. Кроме того, при расчете теплопотерь и мощности устройств расчетные значения чаще всего округляются в большую сторону. Это дает определенный запас, позволяющий не производить столь сложных расчетов.

Важный вопрос: где взять столы? Такие таблицы есть практически у всех производителей на своих сайтах. Вы можете рассчитать прямо с сайта или скачать их себе. Но что делать, если вы все еще не нашли нужные вам таблицы. Вы можете использовать систему согласования диаметров, описанную ниже, или сделать это другим способом.

Хотя для разной маркировки труб (внутренней или внешней) даются разные значения, их можно приравнять с некоторой точностью. Используя приведенную ниже таблицу, вы можете найти тип и обозначение с известным внутренним диаметром. Здесь вы также можете найти подходящий размер для трубы из другого материала. Например, нужно рассчитать диаметр металлических труб отопления. Таблицу для MF вы не нашли. Но это для полипропилена. Вы выбираете размер PPR, а затем пользуетесь этой таблицей для поиска аналогов в полипропилене. Ошибка, конечно, будет, но для систем с принудительной циркуляцией это допустимо.

Таблица совместимости различных типов труб (нажмите, чтобы увеличить)

На основании этой таблицы вы легко сможете определить внутренние диаметры труб системы отопления и их обозначения.

Подбор диаметра трубы для отопления

Этот метод основан не на расчетах, а на закономерности, которую можно наблюдать при анализе достаточно большого количества систем отопления. Этот принцип был разработан установщиками и используется ими в небольших системах для частных домов и квартир.

Диаметр труб можно определить, следуя определенному правилу (нажмите, чтобы увеличить)

У большинства котлов есть обратная и подающая трубы двух размеров: ¾ и ½ “. Это метод разводки до первого ответвления, а затем размер каждого ответвления уменьшается на одну ступень. Таким образом, диаметр труб отопления в квартиру можно определить. обычно малая – от трех до восьми радиаторов в системе, максимум – два-три ответвления с одним или двумя радиаторами на каждой. Для такой системы предложенный способ – отличный выбор. Практически то же самое для небольшие частные дома. Но если у вас два этажа и более разветвленная система, вам нужно считать и работать со столами.

Итоги

Если система не очень сложная и разветвленная, вы можете рассчитать диаметр труб отопления самостоятельно. Для этого необходимо иметь данные о теплопотери помещения и КПД каждого радиатора. Затем с помощью таблицы можно определить сечение трубы, которая справится с подводом необходимого количества тепла. Расчет сложных многоэлементных систем лучше доверить профессионалам. В крайнем случае рассчитайте сами, но хотя бы попытайтесь получить совет.

Оцените статью
Добавить комментарий